ステンレス鋼製遠心ファンが腐食性産業用空気処理用途で人気を博す

工場では腐食性ガス、湿ったプロセス空気、化学物質の蒸気、汚染された排気を扱うため、産業用換気システムはより厳しい動作条件に直面しています。これらの用途では、従来の炭素鋼構造では十分な耐食性が得られない場合に、ステンレス鋼遠心ファンの検討が増えています。ただし重要なのは、単に「ステンレス」と指定するだけでは問題は解決しないということです。ステンレスのグレード、ガス組成、温度、水分含有量、圧力、ファンの構造はすべて実際のプロセス条件と一致する必要があります。 

産業用排気システムにおいてステンレス鋼が重要な理由

遠心ファンは何千時間も連続して動作する可能性があり、たとえ小さな腐食領域であっても、最終的には機械的信頼性に影響を与える可能性があります。材料の損失によりインペラの質量分布が変化し、不均衡が生じる可能性があるため、インペラの腐食は特に深刻です。一方、ケーシングの腐食により壁の厚さが減少し、最終的には漏れが発生する可能性があります。

これが、ステンレス鋼製遠心ファンが化学物質の排気、湿式スクラバー システム、廃水処理、食品加工の換気、その他の湿気の多い産業用途に一般的に考慮される理由の 1 つです。ステンレス構造だからといってファンが腐食に強いわけではありませんが、適切な合金を選択すると、特定の環境に対する耐性を大幅に向上させることができます。 

304か316L?実際のガスから始める

ファンの購入で最もよくある間違いの 1 つは、プロセス ガスを定義する前に材料を選択することです。 304 ステンレス鋼は、一般的な湿った空気や軽度の腐食性の排気に対しては実用的な選択肢となりますが、塩化物が豊富な環境や攻撃的な湿潤環境には必ずしも適しません。 316 および 316L は一般に、モリブデンを含有しているため、多くの塩化物を含む湿式用途で優れた耐性を提供します。

ステンレス製遠心ファンの場合は、材質を確認する前に少なくとも次のデータを収集することをお勧めします。

ガス組成

ガス濃度

動作温度

最高温度

相対湿度または水分含有量

塩化物濃度（該当する場合）

ドレンの存在

粉塵または固体粒子の含有量

必要な風量

必要な静圧または全圧

たとえば、「ガスは腐食性です」というだけでは、メーカーは 304、316L、二相ステンレス鋼、FRP、またはその他の材料が適切であるかどうかを判断できません。化学的適合性は、実際の媒体および動作条件に対してチェックする必要があります。

結露を無視しないでください

多くの場合、凝縮は公称ガス組成よりも重要です。ガス流は、高温で乾燥している間は比較的無害に見えますが、温度が露点を下回ると、ファンやダクト内に液体が形成されることがあります。結果として生じる凝縮物は、金属表面に対して実質的により攻撃的になる可能性があります。

したがって、ステンレス鋼製遠心ファンの場合は、結露が発生する可能性がある場所を設計で考慮する必要があります。低い位置にあるドレンポート、適切なケーシング形状、適切な断熱材、および適切な材料の選択により、ハウジング内に液体が残るのを防ぐことができます。湿式スクラバーの用途では、液滴と凝縮水によって腐食状態が大きく変化する可能性があるため、スクラバーに対するファンの位置も重要です。

ケーシングよりもインペラに注目

エンジニアが耐腐食性ファンについて議論するとき、多くの場合、目につきやすいケーシングに焦点が当てられます。インペラも少なくとも同じレベルの注目に値します。

インペラは高速で回転するため、プロセスガスに直接さらされる可能性があります。ブレードの孔食や不均一な腐食は、動的バランスに影響を与える可能性があります。このため、ステンレス鋼製遠心ファンは、単に「ステンレス鋼構造」と記載するのではなく、明確な材料範囲で指定する必要があります。

適切な仕様では、次のコンポーネントがステンレス鋼であるかどうかを識別する必要があります。

ケーシング

インペラ

インレットコーン

軸

ベアリングハウジング

ファスナー

ドレンコンポーネント

点検口

接ガスシール

一部のプロジェクトでは、ガス接触コンポーネントのみにステンレス鋼が必要ですが、ベースおよびその他の非接触構造コンポーネントには炭素鋼を使用できます。このアプローチにより、システムの耐食性部品を損なうことなく、不必要な材料コストを削減できます。

ファンの圧力はエアフローと同じくらい重要です

もう 1 つのよくある購入ミスは、エアフローのみに基づいてファンを選択することです。 1,500 Pa で 20,000 m3/h を必要とするファンは、3,000 Pa で 20,000 m3/h を必要とするファンとはまったく異なる選択になります。

ステンレス鋼製遠心ファンを選択する場合は、以下を含む完全なシステム抵抗を計算してください。

吸引ダクト

肘

ダンパー

フィルター

スクラバー

熱交換器

サイレンサー

排出ダクト

スタック耐性

追加のプロセス機器

たとえば、化学排気システムが 2,500 Pa で 20,000 m3/h を必要とするとします。元の計算でダクト抵抗のみが考慮され、さらに 800 Pa を追加するスクラバーを無視した場合、実際のシステム要件は約 3,300 Pa になります。2,500 Pa のファンを選択すると、試運転後にエアフローが不十分になる可能性があります。

この材料は腐食の問題を解決します。不正確なシステム圧力計算は解決されません。

実際のケース: 湿った化学物質の排気

湿気と中程度の濃度の腐食性化合物を含む湿った排気流を使用する化学処理プラントを考えてみましょう。オリジナルのシステムでは、塗装された炭素鋼ファンが使用されていました。数か月後、インペラとケーシングの周囲、特に凝縮水が蓄積した領域の近くに腐食が発生しました。

エンジニアリング チームは、ファンをステンレス製遠心ファンに置き換え、ファンの材質のみを変更するのではなく、システム全体を見直しました。改訂された仕様には、より適切なステンレスグレード、耐食性ガス接触コンポーネント、排水設備、および検査アクセスが含まれています。

この種のプロジェクトから得られる重要な教訓は、炭素鋼をステンレス鋼に置き換えることは解決策の一部にすぎないということです。ハウジング内に結露が溜まり続けると、耐食性ファンであっても劣化が早まる可能性があります。

実際のケース: 塩化物を含む排気ガス

沿岸工業施設の近くにある別の施設を考えてみましょう。ファンは塩化物にさらされた湿った空気を処理しました。当初の提案では、プロジェクト仕様書に単に「ステンレス鋼」と記載されていたため、304 ステンレス鋼が使用されました。

プロセス条件を検討した結果、エンジニアリング チームは、塩化物にさらされると腐食のリスクが高まることに気づきました。関連するガス接触コンポーネントの材料仕様が 316L にアップグレードされました。

これは重要な購入ルールを示しています。ステンレス鋼製遠心ファンは、材質名だけで決して選択してはなりません。実際の腐食メカニズムを考慮する必要があります。 304 と 316L は、すべての環境で互換性があるわけではありません。

溶接と表面の状態を確認する

ステンレスのグレード自体がすべてではありません。製造品質は、溶接領域周囲の耐食性に影響を与える可能性があります。溶接されたステンレス構造の場合、特に要求の厳しい腐食環境では、熱影響部と溶接後の表面状態を考慮する必要があります。

ステンレス鋼製遠心ファンの場合、プロジェクトでトレーサビリティが必要な場合、購入者は材料証明書を要求する必要があります。プロジェクトの仕様に応じて、有用な文書には、材料証明書、寸法検査記録、動的バランシングレポート、溶接または製造の文書などが含まれる場合があります。

価値の高い化学プロセス用途の場合、単に一般的な「ステンレス鋼証明書」を求めるのではなく、どのコンポーネントに材料証明書が必要かを正確に定義することも役立ちます。

メンテナンスは依然として重要

ステンレス鋼は腐食のリスクを軽減しますが、メンテナンスが不要になるわけではありません。

定期検査中に、技術者は以下を確認する必要があります。

インペラ表面状態

刃の付着物

腐食ピット

溶接継手

排水口

シャフトの状態

軸受温度

振動

モーター電流

カップリングまたはベルトの調整

実際の風量と圧力

インペラに腐食性の堆積物が蓄積した場合は、振動が過度になるまで清掃を延期しないでください。たとえ少量の不均一な蓄積でも、動的バランスに影響を与える可能性があります。

ステンレス鋼遠心ファンの場合、振動の増加により堆積物、腐食関連の不均衡、ベアリングの問題、または機械的ミスアライメントを早期に示す可能性があるため、振動監視が特に役立ちます。ファンのメーカーにどのような情報を送信する必要がありますか?正確な見積もりを得るには、ファンに必要な電力またはモーター サイズよりも多くの情報を送信してください。有用な問い合わせには次の内容が含まれている必要があります。

風量: 20,000 m3/h

静圧：2,500Pa

ガス温度：80℃

ガス組成: プロセス排気 / 化学薬品蒸気

湿度：高い

粉塵：少ない

材質要件: 316L 接ガス部品

設置場所：屋内

ドライブ: ダイレクトまたはカップリングドライブ

電源：400V/50Hz/三相

営業時間：24時間/日

これらのパラメータを使用すると、メーカーはファンのサイズ、インペラの設計、回転速度、モーター出力、材料構成、駆動装置の配置をより正確に選択できます。

最終的な考慮事項

ステンレス鋼製遠心ファンの使用が増えているのは、単に材料が高価になるという傾向だけではありません。多くの産業用途において、これは、湿度、化学物質の蒸気、塩化物への曝露、結露、および機器の耐用年数を含む実際の問題への対応策です。

正しいアプローチは、プロセスから逆算して作業することです。つまり、ガスを特定し、空気流と圧力を計算し、温度と凝縮条件を決定し、適切な材料グレードを選択し、機械設計を確認します。

穏やかな湿気の多い用途には、304 ステンレス鋼で十分な場合があります。湿潤または塩化物リスクのあるサービスの場合、316L がより適切な開始点となる可能性があります。ただし、より攻撃的な化学環境の場合、ステンレス鋼はまったく最適な材料ではない可能性があり、FRP、PPH、PVDF、二相ステンレス鋼、チタンなどの代替品を評価する必要がある場合があります。

重要なのは、単にステンレス製遠心ファンを購入することではありません。目標は、材料、性能、構造、動作条件が最初から一致するファンを指定することです。このアプローチにより、早期の腐食が軽減され、繰り返しの機器交換が回避され、換気システムが耐用年数にわたって安定した性能を維持できる可能性が大幅に高まります。